2种植物源农药对红火蚁的毒杀活性和行为影响

陈慧雅，杨留鹏，程东美，黄素青，张志祥*

（1.天然农药与化学生物学教育部重点实验室/广东省生物农药工程技术研究中心/华南农业大学，广州 510642；2.仲恺农业工程学院，广州 510642）

红火蚁（Solenopsis invicta Buren）是最具危险入侵物种之一[1]，具有强大的繁殖力和竞争力，传播途径多，一旦进入新地区，会因缺少天敌等因素的控制，种群数量极度膨胀，短期内即可暴发成灾[2]。2004年，红火蚁入侵我国华南地区[3]，2005年，红火蚁被同时列入《中华人民共和国进境植物检疫性有害生物名录》和《全国农业植物检疫性有害生物名单》，成为我国对内和对外植物检疫对象之一[4]。红火蚁影响农林业生产，破坏生态平衡，甚至危及社会公共安全和人类生命安全，在国民经济等方面造成严重损失，因此其防治受到高度重视[5-6]。目前我国主要采用植物检疫、物理防治、化学防治和PIM等方法防控红火蚁，其中，化学防治技术是目前研究得最多、最深入且应用最为广泛的一类防治方法[7-8]。然而，长期使用化学药剂给环境带来了一定危害，因此，研究绿色环保的红火蚁防控技术具有重要意义。

植物源杀虫剂是现代新农药开发重要途径，由于环境友好等因素目前受到越来越多的关注[9]。除虫菊素（pyrethrins）与硫酸烟碱（nicotine sulfate）都是应用历史悠久的植物性杀虫农药[10]，两者均具有残效期短，防效高，环保低毒，不易产生抗药性等优点[11-13]。除虫菊素来源于多年生草本菊科植物除虫菊（Pyrethrum cinerariifolium），其杀虫谱包括鳞翅目、同翅目和双翅目等的百种以上害虫[14]，对多种农业害虫、储粮害虫、卫生害虫等具有良好控制作用[15]，与其他杀虫剂混合使用还具有增效作用[16]。烟碱是烟草植物中的次生代谢物质，其中硫酸烟碱为烟碱生产过程中最主要的中间产品，由于硫酸烟碱比烟碱稳定，是配制烟碱类农药的主要成分[17]。硫酸烟碱在害虫防治中以触杀为主，兼有麻痹神经和熏杀作用，可用于和其他植物有效成分复配或直接用作天然植物源农药[18]。

本文研究了除虫菊素与硫酸烟碱对红火蚁中型工蚁的毒杀活性，药剂处理后不同时段的红火蚁攻击率、爬杆率、抓附率等行为能力指标的变化，以及除虫菊素饵剂的田间药效，为除虫菊素与硫酸烟碱对红火蚁的绿色防控提供参考。

1 材料和方法

1.1 供试材料

1.1.1 供试药剂

40%硫酸烟碱原药：宝鸡市方晟生物开发有限公司生产。

95.6 %除虫菊素原药：陕西昊辰生物科技有限公司生产。

1.1.2 供试生物

红火蚁于2019年10月在华南农业大学校园内采集，参照吕利华等[19]的方法。将采集所得带土红火蚁蚁群装入涂有聚四氟乙烯的塑料桶中，放置2～3 d直至红火蚁在塑料桶内稳定筑巢。采用滴水缓浸法，使红火蚁从巢穴中上移聚集于土层表面，用铲子将蚁群移至涂有聚四氟乙烯的塑料盒。以火腿肠，装有水的小管（用适量棉花堵住管口）饲养，7 d后供试验使用。养虫室温度23～27℃，湿度65%～85%[20]。

试验所用红火蚁为头宽0.65～0.9 mm、体型一致、健康活跃的中型工蚁[21]。

1.2 试验方法

1.2.1 除虫菊素与硫酸烟碱饵剂的制备

制作红火蚁饵剂[22]，以鱼粉、玉米和花生油等作为饵剂原材料，颗粒大小为1 200～1 500 μm。用丙酮分别对除虫菊素和硫酸烟碱原药进行溶解，少量多次均匀喷洒在饵料中，边喷洒边搅拌均匀，制成0.005%和0.01%除虫菊素饵剂、0.005%和0.01%硫酸烟碱饵剂。待饵剂中的丙酮挥发至干后，置于（0～4℃）冰箱中备用。

对照组饵料用等量丙酮重复上述操作。

1.2.2 饵剂对红火蚁中型工蚁毒杀活性的测定

参照曾鑫年等[23]的方法研究饵剂对红火蚁中型工蚁毒杀活性的影响。取干燥塑料杯并于杯口至以下4 cm均匀涂抹聚四氟乙烯，倒置晾干。称取0.5 g毒饵，放入对应塑料杯，放入20头已饥饿处理12 h的工蚁进行试验。试验期间，以装有水的小管（用适量棉花堵住管口）供水。在处理后第1 d、3 d、5 d、7 d、9 d观测结果，按下述公式计算死亡率和校正死亡率。每个处理重复3次。

1.2.3 饵剂对红火蚁中型工蚁攻击率、爬杆率、抓附率的影响测定

红火蚁中型工蚁处理方法同本文“1.2.2”，于分别施加不同含量除虫菊素和硫酸烟碱的饵剂后1 d、3 d、5 d和7 d进行观察。攻击率、爬杆率、抓附率仅在活虫数大于10头时进行测定，以确保测定结果的可靠性。

攻击率调查参照李梓豪等[24]的方法：用细小铁丝轻触工蚁头部前端，并反复挑逗，若工蚁将铁丝咬住，且轻提时不掉落，则定为具有攻击能力。

爬杆率测定：振动塑料杯使杯中工蚁分散，用削尖光滑竹签轻触虫体，红火蚁能顺着木竿爬行4.0 cm及以上，则为有爬杆能力。记录成功爬杆工蚁数，计算爬杆率。

抓附率调查参照王智楠等[25]的方法：将工蚁转移至涂有聚四氟乙烯的塑料杯中，10 min后翻转塑料杯，杯口垂直向下，3 s后未掉落于纸上的工蚁则定为具有抓附能力。

1.2.4 田间试验

参照孙祖雄等[26]的方法，进行饵剂对红火蚁田间药效试验。试验于2019年10月在广东省广州市花都区花山镇紫西村番石榴园进行，除虫菊素饵剂含量0.005%、0.01%和空白对照，每个处理设3个重复。以蚁丘为中心，半径10 cm，环状均匀撒20 g毒饵。用诱饵诱集法对红火蚁进行种群数量调查，即在小塑料瓶内放入火腿肠，诱集时使塑料瓶平放，瓶口紧贴地面，每个蚁巢放4个诱测瓶（瓶口直径8.5 cm）。诱测瓶离蚁巢大约 7.0～8.0 cm，约30 min后收集诱测瓶（收集时瓶内要加入少量丙酮，然后盖上瓶盖），带回实验室调查各瓶中收集的红火蚁数量，计算蚁口减退率。在药前1 d和药后1 d、3 d、7 d、14 d和35 d调查各瓶中收集的红火蚁数量。

1.2.5 数据分析

采用Excel 2016对试验所得数据进行标准误差分析，利用SPSS对测定的红火蚁中型工蚁校正死亡率、攻击率、爬杆率、抓附率以及田间虫口减退率数据采用Tukey多重比较方法，在α=0.05的水平下，进行显著性分析。

2 结果与分析

2.1 除虫菊素和硫酸烟碱饵剂对红火蚁中型工蚁毒杀活性的影响

采用饵剂法研究了0.005%和0.01%除虫菊素饵剂、0.005%和0.01%硫酸烟碱饵剂对红火蚁中型工蚁的毒杀活性，结果见图1、2。

图1 除虫菊素饵剂对红火蚁中型工蚁的毒杀活性Figure 1 Toxicities of pyrethrins baits to medium-sized workers of S.invicta

图2 硫酸烟碱饵剂对红火蚁中型工蚁的毒杀活性Figure 2 Toxicities of nicotine sulfate baits to mediumsized workers of S.invicta

从图1可以看出，在试验剂量下，除虫菊素对工蚁具有良好的毒杀活性（P＜0.01）。0.005%除虫菊素饵剂处理后1 d、3 d、5 d、7 d和9 d，工蚁校正死亡率为11.67%、15.00%、28.33%、36.67%和46.67%；0.01%除虫菊素饵剂处理后 1 d、3 d、5 d、7 d 和 9 d，工蚁校正死亡率为28.33%、31.67%、40.00%、48.33%和71.67%。

从图2可以看出，在试验剂量下，硫酸烟碱对工蚁具有优异的毒杀活性（P＜0.05）。0.005%硫酸烟碱饵剂处理后1 d、3 d、5 d、7 d和9 d，工蚁校正死亡率为7.78%、15.56%、23.33%、27.78%和33.33%；0.01%硫酸烟碱饵剂处理后，工蚁校正死亡率为20.00%、31.67%、40.00%、45.00%和55.00%。

2.2 除虫菊素和硫酸烟碱饵剂对红火蚁中型工蚁攻击能力的影响

采用饵剂法研究了0.005%和0.01%除虫菊素饵剂、0.005%和0.01%硫酸烟碱饵剂对红火蚁中型工蚁攻击能力的影响，结果见图3、4。

图3 0.005%和0.01%除虫菊素饵剂对红火蚁中型工蚁攻击能力的影响Figure 3 The effects of 0.005%and 0.01%pyrethrins baits on attacking ability of medium-sized workers of S.invicta

图4 0.005%和0.01%硫酸烟碱饵剂对红火蚁中型工蚁攻击能力的影响Figure 4 The effects of 0.005%and 0.01%nicotine sulfate baitsonattackingabilityofmedium-sizedworkersofS.invicta

从图3可以看出，在试验剂量下，除虫菊素饵剂可以极显著降低工蚁的攻击能力（P＜0.001）。空白对照组处理后1～7 d，工蚁攻击率均为95%以上；0.005%除虫菊素饵剂处理后1d、3 d、5 d和7 d，攻击率为 80.00%、70.00%、56.67%和 41.67%；0.01%除虫菊素饵剂处理后1d、3 d、5 d和7 d，攻击率为63.33%、46.67%、31.67%和21.67%。

从图4可以看出，在试验剂量下，硫酸烟碱饵剂可以显著降低工蚁的攻击能力（P＜0.01）。空白对照组处理后1～7 d，工蚁攻击率均为95%以上；0.005%硫酸烟碱饵剂处理后1d、3 d、5 d和7 d，攻击率为86.67%、70.00%、61.67%和58.33%；0.01%硫酸烟碱饵剂后1d、3 d、5 d和7 d，攻击率为56.67%、48.33%、40.00%和36.67%。

2.2 除虫菊素和硫酸烟碱饵剂对红火蚁中型工蚁爬杆能力的影响

采用饵剂法研究了0.005%和0.01%除虫菊素饵剂、0.005%和0.01%硫酸烟碱饵剂对红火蚁中型工蚁爬杆能力的影响，结果见图5、6。

图5 0.005%和0.01%除虫菊素饵剂对红火蚁中型工蚁爬杆能力的影响Figure 5 The effects of 0.005%and 0.01%pyrethrins baits on climbing ability of medium-sized workers of S.invicta

图6 0.005%和0.01%硫酸烟碱饵剂对红火蚁中型工蚁爬杆能力的影响Figure6Theeffectsof0.005%and0.01%nicotinesulfatebaits on climbing ability of medium-sized workers of S.invicta

从图5可以看出，在试验剂量下，除虫菊素饵剂可以极显著降低工蚁的爬杆能力（P＜0.001）。空白对照组处理后1～7 d，工蚁爬杆率均为95%以上；0.005%除虫菊素饵剂处理后1d、3 d、5 d和7 d，爬杆率为71.67%、70.00%、55.00%和31.67%；0.01%除虫菊素饵剂处理后1 d、3 d、5 d和7 d，爬杆率为51.67%、41.67%、25.00%和18.33%。

从图6可以看出，在试验剂量下，硫酸烟碱饵剂可以极显著降低工蚁的爬杆能力（P＜0.001）。空白对照组处理后1～7 d，工蚁爬杆率均为95%以上；0.005%硫酸烟碱饵剂处理后1d、3 d、5 d和7 d，爬杆率为70.00%、58.33%、53.33%和48.33%；0.01%硫酸烟碱饵剂后1d、3 d、5 d和7 d，爬杆率为51.67%、41.67%、35.00%和30.00%。

2.3 除虫菊素和硫酸烟碱饵剂对红火蚁中型工蚁抓附能力的影响

采用饵剂法研究了0.005%和0.01%除虫菊素饵剂、0.005%和0.01%硫酸烟碱饵剂对红火蚁中型工蚁抓附能力的影响，结果见图7、8。

从图7可以看出，在试验剂量下，除虫菊素饵剂可以极显著降低工蚁的抓附能力（P＜0.001）。空白对照组处理后1～7 d，工蚁抓附率均为95%以上；0.005%除虫菊素饵剂处理后1 d、3 d、5 d和7 d，抓附率为70.00%、61.67%、41.67%和35.00%；0.01%除虫菊素饵剂后1 d、3 d、5 d和7 d，抓附率为43.33%、36.67%、25.00%和18.33%。

图7 0.005%和0.01%除虫菊素饵剂对红火蚁中型工蚁抓附能力的影响Figure 7 The effects of 0.005%and 0.01%pyrethrins baits on adhesive ability of medium-sized workers of S.invicta

图8 0.005%和0.01%硫酸烟碱饵剂对红火蚁中型工蚁抓附能力的影响Figure 8 The effects of 0.005%and 0.01%nicotine sulfate baits on adhesive ability of medium-sized workers of S.invicta

从图8可以看出，在试验剂量下，硫酸烟碱饵剂可以极显著降低工蚁的抓附能力（P＜0.001）。空白对照组处理后1～7 d，工蚁抓附率均为95%以上；0.005%硫酸烟碱饵剂处理后1d、3 d、5 d和7 d，抓附率为66.67%、61.67%、55.00%和48.33%；0.01%硫酸烟碱饵剂后1d、3 d、5 d和7 d，抓附率为43.33%、33.33%、28.33%和20.00%。

2.4 除虫菊素饵剂对红火蚁的田间药效

从表1可以看出，在试验剂量下，除虫菊素饵剂可对红火蚁具有良好的防治效果。0.005%除虫菊素饵剂处理35 d后，红火蚁虫口减退率为48.85%；0.01%除虫菊素饵剂处理35 d后，红火蚁虫口减退率为75.74%。试验结果表明，除虫菊素饵剂处理后1～35 d，红火蚁减退率极显著高于对照处理（P＜0.001），0.01%除虫菊素饵剂处理红火蚁减退率极显著高于0.005%除虫菊素饵剂处理（P＜0.001）。

3 结论与讨论

红火蚁属于社会性昆虫，过群居栖地生活，其工蚁负责搜集食物，抵抗侵入者、防卫巢穴，喂食、照顾幼蚁及蚁后和危险时将蚁后搬离等工作[27]，而工蚁完成以上职责则需良好的攻击、爬杆和抓附能力[28]，同时，红火蚁对农林业生产和生态系统稳定的破坏亦需较好的行为能力，因此，可以通过降低其行为能力，达到较好的防治红火蚁的效果。室内结果表明，除虫菊素饵剂和硫酸烟碱饵剂对红火蚁中型工蚁具有良好的毒杀活性，可显著降低红火蚁中型工蚁的攻击能力、爬杆能力和抓附能力，且除虫菊素饵剂的作用效果比硫酸烟碱饵剂更强。田间试验表明，除虫菊素饵剂对红火蚁具有良好的防治效果，对红火蚁的毒杀作用随着药剂处理的时间延长和剂量增加呈现上升趋势，持效期可达35d以上，与室内结果具有一致性。

表1 除虫菊素饵剂对红火蚁田间防治效果Table 1 Decline rates of S.invicta in different contents of pyrethrins

本文在田间药效试验中，采用撒施毒饵的方法。相关研究表明，除虫菊素具有光不稳定性[29]，可通过红火蚁喜搬运质轻饵料的取食习性[30]，以及选择在晴天早晨和傍晚投放饵剂，雨后6 h不投放饵剂[31]，从而避免引诱作用下降和除虫菊素的光解。除虫菊素属于触杀性药剂[32]，野外使用除虫菊素防治红火蚁时，可通过增加药剂与红火蚁的接触面积来加强药剂对红火蚁的毒杀效果。

当前对红火蚁的控制仍然以化学防治为主，化学农药如呋虫胺、氟蚁腙、氟虫腈等虽对红火蚁有较好的毒力作用，但是其施用给环境带来了一些危害，而一些植物源农药高效低毒的特性避免了此缺点。目前市面上有很多化学农药制作的饵剂，但是植物源农药制作的饵剂还有待开发。除虫菊素饵剂对红火蚁中型工蚁具有良好的毒杀活性，可显著降低红火蚁中型工蚁的攻击能力、爬杆能力和抓附能力，因此，在红火蚁的绿色防控上具有广阔的应用前景。